COVID-19 z pohledu epigenetiky: Jak pomoci tělu k lepší obraně před infekcí?

COVID-19 z pohledu epigenetiky: Jak pomoci tělu k lepší obraně před infekcí?

Pandemie koronaviru nabrala na síle a znovu ohrožuje naše zdraví a životy. Pojďme se společně podívat, jaké procesy umožňují viru COVID-19 efektivně napadat lidské buňky a jaké přírodní látky mu to mohou pomoci překazit.

 

Viry jsou nesmírně zajímavé organismy, protože v podstatě neodpovídají definici živého organismu. Na rozdíl třeba od bakterií se totiž neumějí samy rozmnožovat, ale potřebují k tomu buňky nějakého hostitele s jejich rozmnožovacími mechanismy, které si umějí šikovně „ochočit“ a využít je. Důležitou úlohu přitom hrají epigenetické procesy, tedy biochemické reakce, které ovlivňují aktivitu řady důležitých genů.

 

Jak si ochočit buňku

Epigenetické procesy se v první řadě odehrávající přímo v samotném viru, tedy přímo v jeho RNA (COVID-19 patří mezi tzv. RNA viry, které nemají genetickou informaci uloženou v DNA, ale v ribonukleové kyselině – RNA). Tyto epigenetické změny, zejména z oblasti metylace genů, virům umožňují efektivní množení a zrání. Jenomže viry toho dokáží mnohem, mnohem víc – umějí totiž velmi efektivně ovlivňovat i epigenetické procesy přímo v buňkách hostitele, tedy například v DNA člověka, kterého napadnou.

Viry samozřejmě nemají schopnost změnit pořadí genů v naší DNA, mohou ale poměrně efektivně měnit naše epigenetické vzorce, a tím i aktivitu jednotlivých genů. Důvodem tohoto jejich počínání je v první řadě snaha obelstít náš imunitní systém – mohou takto ovlivnit vrozenou i adaptivní imunitní odpověď. Tato schopnost byla dobře prozkoumána například u viru MERS a také u chřipkového viru H5N1, a s největší pravděpodobností jí disponuje i virus COVID-19.

 

V zajetí cytokinové bouře

Epigenetické procesy ovšem velkou měrou rozhodují i o tom, nakolik bude pro konkrétního člověka napadení virem závažné. Když totiž imunitní systém začne útočit na nějaký cizorodý organismus, začnou některé imunitní buňky (zejména makrofágy a T-lymfocyty) uvolňovat bílkoviny jménem cytokiny, z nichž některé výraznou měrou podporují zánětlivé procesy v těle. V některých případech ovšem dojde k tomu, že tělo začne cytokiny produkovat v obrovském množství, což vede k rozvoji intenzivního zánětu, který může být i důvodem selhání důležitých orgánů. Pro tento stav se používá termín „cytokinová bouře“.

Zajímavou souvislost přitom vědci objevili u autoimunitního onemocnění jménem lupus. Lidé, kteří touto nemocí trpí, totiž mají sníženou úroveň metylace genu pro tvorbu enzymu ACE2, který se účastní právě tvorby cytokinů, a proto jich produkují nadměrné množství.

Úroveň metylace genu ACE2 se ovšem výrazně liší i u osob, které lupus nemají, přičemž klesá především s věkem. To vědce přivedlo na myšlenku, že by právě úroveň metylace tohoto genu mohla souviset s pravděpodobností těžkého průběhu onemocnění COVID-19. Tento virus totiž využívá právě enzym ACE2 k tomu, aby pronikl dovnitř buňky.

Pro zvýšení obranyschopnosti organismu vůči covidu a snížení rizika život ohrožujících komplikací je tedy důležité jednak usilovat o snížení tvorby zánětlivých cytokinů a jednak o snížení aktivity genů potřebných pro tvorbu ACE2 a dalších důležitých enzymů.

 

Možná pomoc z přírody

Řada sloučenin, které jsou běžnou součástí našeho jídelníčku, se vyznačuje značným epigenetickým potenciálem, tj. schopností ovlivňovat aktivitu genů v naší DNA. A totéž platí i pro mnohé byliny. Některé z nich mohou touto cestou ovlivňovat i metabolické procesy, které jsou důležité pro naši obranyschopnost vůči virům, včetně COVID-19.

Kvercetin

Látka ze skupiny flavonoidů se vyskytuje v řadě druzích ovoce, zeleniny a dalších potravinách a lze ji rovněž užívat ve formě doplňku stravy. Kvercetin je schopen epigenetickou cestou ovlivňovat geny pro tvorbu enzymů klíčových pro přežití virů, zejména ACE2, 3CLpro a enzymu helikázy. V minulosti už byla prokázána částečná účinnost kvercetinu proti viru SARS, a je tedy velice pravděpodobné, že se výše uvedené mechanismy mohou uplatnit i v boji proti COVID-19.

Zázvor

Kořen zázvorníku lékařského má vysokou schopnost potlačovat produkci cytokinů makrofágy, aniž by přitom narušoval jejich schopnost ničit patogeny.

EGCG

Epigalokatechin galát je sloučenina obsažená především v zeleném čaji. Účinně ovlivňuje metylaci genů a působí i na geny klíčové pro obranu proti virům (včetně ACE2). Důležitou roli v jeho antivirovém působení hraje i vysoká antioxidační aktivita.

Šišák bajkalský

Bylina hojně využívaná zejména v tradiční čínské medicíně výrazně snižuje produkci zánětlivých cytokinů, a navíc zvyšuje obranyschopnost organismu vůči virovým infekcím. První studie dokonce naznačují i jeho možnou účinnost proti COVID-19.

Luteolin

Jde o flavonoid obsažený zejména v citrusových plodech a bobulích jalovce. Také on ovlivňuje aktivitu některých důležitých genů včetně ACE2.

 

Zdroje informací

Corley, M. J., & Ndhlovu, L. C. (2020). DNA methylation analysis of the COVID-19 host cell receptor, angiotensin I converting enzyme 2 gene (ACE2) in the respiratory system reveal age and gender differencesPreprints.

Sawalha, A. H., Zhao, M., Coit, P., & Lu, Q. (2020). Epigenetic dysregulation of ACE2 and interferon-regulated genes might suggest increased COVID-19 susceptibility and severity in lupus patients. Clin Immunol. 2020 Jun; 215: 108410.

Vineet D. Menachery, Alexandra Schäfer, Kristin E. Burnum-Johnson, Hugh D. Mitchell, Amie J. Eisfeld, Kevin B. Walters, Carrie D. Nicora, Samuel O. Purvine, Cameron P. Casey, Matthew E. Monroe, Karl K. Weitz, Kelly G. Stratton, Bobbie-Jo M. Webb-Robertson, Lisa E. Gralinski, Thomas O. Metz, Richard D. Smith, Katrina M. Waters, Amy C. Sims, Yoshihiro Kawaoka, and Ralph S. Baric. MERS-CoV and H5N1 influenza virus antagonize antigen presentation by altering the epigenetic landscape. https://www.pnas.org/content/115/5/E1012

Marcos-Villar L et al. (2018) Epigenetic control of influenza virus: role of H3K79 methylation in interferon-induced antiviral response  Scientific Reports volume 8, Article number: 1230 (2018)

World Health Organization. Hospital infection control guidance for severe acute respiratory syndrome (SARS) 24 April, 2003

Utomo RY et al. (2020) Revealing the Potency of Citrus and Galangal Constituents to Halt SARS-CoV-2 Infection.

Jo S et al. Inhibition of SARS-CoV 3CL protease by flavonoids. J of Enz Inhibition and Med Chem. Volume 35, Issue 1 (2020)

Farzad ZehsazNegin Farhangi, and Lamia Mirheidari. The effect of Zingiber officinale R. rhizomes (ginger) on plasma pro-inflammatory cytokine levels in well-trained male endurance runners. Cent Eur J Immunol. 2014; 39(2): 174–180.

Zofia Błach-Olszewska Bogna JatczakAnna RakMaria LorencBogdan GulanowskiAgnieszka DrobnaEliza Lamer-Zarawska. Production of cytokines and stimulation of resistance to viral infection in human leukocytes by Scutellaria baicalensis flavones. J Interferon Cytokine Res. 2008 Sep;28(9):571-81.

Hongbo Liu, Fei Ye, Qi Sun, Hao Liang, Chunmei Li, Roujian Lu. Scutellaria baicalensis extract and baicalein inhibit replication of SARS-CoV-2 and its 3C-like protease in vitro. April 2020

Zanechat odpověď
Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. *

Tato stránka používá Akismet k omezení spamu. Podívejte se, jak vaše data z komentářů zpracováváme..